Salamat sa pagbisita sa Nature.com.Ang bersyon sa browser nga imong gigamit adunay limitado nga suporta sa CSS.Alang sa labing kaayo nga kasinatian, among girekomenda nga mogamit ka usa ka bag-ong browser (o i-disable ang Compatibility Mode sa Internet Explorer).Sa kasamtangan, aron masiguro ang padayon nga suporta, among ihatag ang site nga walay mga estilo ug JavaScript.
Ang bahin sa merkado sa mga sistema sa pagpalamig sa adsorption ug mga heat pump gamay ra kung itandi sa tradisyonal nga mga sistema sa compressor.Bisan pa sa dako nga bentaha sa paggamit sa barato nga kainit (imbes sa mahal nga elektrikal nga buhat), ang pagpatuman sa mga sistema base sa adsorption mga prinsipyo limitado gihapon sa pipila ka piho nga mga aplikasyon.Ang nag-unang disbentaha nga kinahanglan nga wagtangon mao ang pagkunhod sa piho nga gahum tungod sa ubos nga thermal conductivity ug ubos nga kalig-on sa adsorbent.Ang karon nga kahimtang sa mga komersyal nga adsorption refrigeration system gibase sa mga adsorber base sa plate heat exchangers nga adunay sapaw aron ma-optimize ang kapasidad sa pagpabugnaw.Ang mga resulta nahibal-an nga ang pagkunhod sa gibag-on sa coating mosangpot sa pagkunhod sa mass transfer impedance, ug ang pagdugang sa surface area ngadto sa volume ratio sa conductive structures nagdugang sa gahum nga walay pagkompromiso sa efficiency.Ang metal nga mga lanot nga gigamit niini nga trabaho makahatag og usa ka piho nga lugar sa ibabaw sa gidak-on nga 2500-50,000 m2/m3.Tulo ka mga pamaagi alang sa pagkuha sa kaayo manipis apan lig-on nga coatings sa asin hydrates sa metal ibabaw, lakip na ang metal fibers, alang sa produksyon sa mga coatings nagpakita sa unang higayon sa usa ka high power density heat exchanger.Ang ibabaw nga pagtambal base sa aluminum anodizing gipili sa paghimo sa usa ka mas lig-on nga bugkos tali sa taklap ug sa substrate.Ang microstructure sa resulta nga nawong gisusi gamit ang scanning electron microscopy.Gipakunhod ang kinatibuk-ang pagpamalandong Fourier transform infrared spectroscopy ug energy dispersive X-ray spectroscopy gigamit sa pagsusi sa presensya sa gitinguhang espisye sa assay.Ang ilang abilidad sa pagporma og hydrates gipamatud-an pinaagi sa hiniusa nga thermogravimetric analysis (TGA)/differential thermogravimetric analysis (DTG).Ang dili maayo nga kalidad nga labaw sa 0.07 g (tubig)/g (composite) nakit-an sa MgSO4 coating, nga nagpakita sa mga timailhan sa dehydration sa mga 60 °C ug mabag-o pagkahuman sa rehydration.Nakuha usab ang positibo nga mga resulta sa SrCl2 ug ZnSO4 nga adunay kalainan sa masa nga mga 0.02 g/g ubos sa 100 °C.Ang hydroxyethylcellulose gipili ingon usa ka additive aron madugangan ang kalig-on ug pagdikit sa coating.Ang mga adsorptive nga kabtangan sa mga produkto gisusi sa dungan nga TGA-DTG ug ang ilang pagkadugtong gihulagway sa usa ka pamaagi base sa mga pagsulay nga gihulagway sa ISO2409.Ang pagkamakanunayon ug pagdikit sa CaCl2 coating labi nga gipauswag samtang gipadayon ang kapasidad sa adsorption nga adunay kalainan sa gibug-aton nga mga 0.1 g / g sa temperatura nga ubos sa 100 °C.Dugang pa, ang MgSO4 nagpabilin ang abilidad sa pagporma sa mga hydrates, nga nagpakita sa usa ka mass difference nga labaw sa 0.04 g/g sa temperatura nga ubos sa 100 °C.Sa katapusan, gisusi ang adunay sapaw nga mga lanot nga metal.Ang mga resulta nagpakita nga ang epektibo nga thermal conductivity sa fiber structure nga adunay sapaw sa Al2(SO4)3 mahimong 4.7 ka pilo nga mas taas kon itandi sa gidaghanon sa puro Al2(SO4)3.Ang taklap sa gitun-an nga mga coating gisusi nga biswal, ug ang internal nga istruktura gisusi gamit ang mikroskopikong imahe sa mga cross section.Nakuha ang usa ka coating sa Al2(SO4)3 nga adunay gibag-on nga mga 50 µm, apan ang kinatibuk-ang proseso kinahanglang ma-optimize aron makab-ot ang mas uniporme nga pag-apod-apod.
Ang mga sistema sa adsorption nakakuha og daghang atensyon sa miaging pipila ka mga dekada tungod kay naghatag sila usa ka alternatibo nga mahigalaon sa kalikopan sa tradisyonal nga compression heat pump o mga sistema sa pagpalamig.Uban sa pagtaas sa mga sukdanan sa kahupayan ug global nga average nga temperatura, ang mga sistema sa adsorption mahimong makunhuran ang pagsalig sa fossil fuel sa umaabot nga umaabot.Dugang pa, ang bisan unsang pag-uswag sa adsorption refrigeration o heat pump mahimong ibalhin sa thermal energy storage, nga nagrepresentar sa dugang nga pagtaas sa potensyal alang sa episyente nga paggamit sa panguna nga enerhiya.Ang nag-unang bentaha sa adsorption heat pumps ug refrigeration systems mao nga sila makalihok sa ubos nga init nga masa.Kini naghimo kanila nga angay alang sa ubos nga temperatura nga mga tinubdan sama sa solar energy o waste heat.Sa mga termino sa mga aplikasyon sa pagtipig sa enerhiya, ang adsorption adunay bentaha sa mas taas nga densidad sa enerhiya ug dili kaayo pagkawagtang sa enerhiya kumpara sa makatarunganon o tinago nga pagtipig sa kainit.
Ang mga adsorption heat pump ug refrigeration system nagsunod sa parehas nga thermodynamic cycle sama sa ilang vapor compression counterparts.Ang nag-unang kalainan mao ang pag-ilis sa mga sangkap sa compressor nga adunay mga adsorber.Ang elemento makahimo sa pag-adsorb sa ubos nga presyur nga refrigerant nga alisngaw sa kasarangan nga temperatura, nga moalisngaw sa dugang nga refrigerant bisan kung ang likido bugnaw.Kinahanglan nga masiguro ang kanunay nga pagpabugnaw sa adsorber aron dili maapil ang enthalpy sa adsorption (exotherm).Ang adsorber nabag-o sa taas nga temperatura, hinungdan nga ang alisngaw sa refrigerant ma-desorb.Ang pagpainit kinahanglan magpadayon sa paghatag sa enthalpy sa desorption (endothermic).Tungod kay ang mga proseso sa adsorption gihulagway sa mga pagbag-o sa temperatura, ang taas nga density sa gahum nanginahanglan taas nga thermal conductivity.Bisan pa, ang ubos nga thermal conductivity mao ang panguna nga disbentaha sa kadaghanan nga mga aplikasyon.
Ang panguna nga problema sa conductivity mao ang pagdugang sa kasagaran nga kantidad niini samtang gipadayon ang agianan sa transportasyon nga naghatag sa dagan sa adsorption / desorption vapors.Duha ka mga pamaagi ang kasagarang gigamit aron makab-ot kini: ang mga composite heat exchangers ug coated heat exchanger.Ang pinakasikat ug malampusong composite nga mga materyales mao kadtong naggamit ug carbon-based additives, nga mao ang expanded graphite, activated carbon, o carbon fibers.Oliveira ug uban pa.2 impregnated expanded graphite powder uban sa calcium chloride sa paghimo sa usa ka adsorber uban sa usa ka piho nga makapabugnaw nga kapasidad (SCP) sa ngadto sa 306 W/kg ug usa ka coefficient sa performance (COP) sa ngadto sa 0.46.Zajaczkowski ug uban pa.Gisugyot sa 3 ang usa ka kombinasyon sa gipalapdan nga graphite, carbon fiber ug calcium chloride nga adunay total nga conductivity nga 15 W/mK.Gisulayan sa Jian et al4 ang mga composite nga adunay sulfuric acid nga gitambalan nga gipalapdan nga natural graphite (ENG-TSA) isip substrate sa usa ka duha ka yugto nga adsorption cooling cycle.Gitagna sa modelo ang COP gikan sa 0.215 hangtod 0.285 ug SCP gikan sa 161.4 hangtod 260.74 W/kg.
Sa pagkakaron ang labing praktikal nga solusyon mao ang adunay sapaw nga heat exchanger.Ang mga mekanismo sa coating niini nga mga heat exchanger mahimong bahinon sa duha ka kategorya: direkta nga synthesis ug adhesives.Ang labing malampuson nga pamaagi mao ang direkta nga synthesis, nga naglakip sa pagporma sa adsorbing mga materyales direkta sa ibabaw sa nawong sa kainit exchangers gikan sa tukma nga reagents.Ang Sotech5 mipatente og pamaagi sa pag-synthesize og coated zeolite para gamiton sa sunod-sunod nga cooler nga gigama sa Fahrenheit GmbH.Gisulayan sa Schnabel et al6 ang pasundayag sa duha ka zeolite nga adunay sapaw sa stainless steel.Bisan pa, kini nga pamaagi magamit lamang sa mga piho nga adsorbents, nga naghimo sa coating nga adunay mga adhesive nga usa ka makapaikag nga alternatibo.Ang mga binder kay passive substance nga gipili para suportahan ang sorbent adhesion ug/o mass transfer, pero walay papel sa adsorption o conductivity enhancement.Freni ug uban pa.7 coated aluminum heat exchangers nga adunay AQSOA-Z02 zeolite nga gipalig-on gamit ang clay-based binder.Ang Calabrese et al.8 nagtuon sa pag-andam sa zeolite coatings nga adunay polymeric binders.Ammann et al.9 misugyot og usa ka pamaagi sa pag-andam sa porous zeolite coatings gikan sa magnetic mixtures sa polyvinyl alcohol.Ang alumina (alumina) gigamit usab isip binder 10 sa adsorber.Sa among nahibal-an, ang cellulose ug hydroxyethyl cellulose gigamit lamang sa kombinasyon sa mga pisikal nga adsorbents11,12.Usahay ang papilit dili gamiton alang sa pintal, apan gigamit sa pagtukod sa istruktura 13 sa iyang kaugalingon.Ang kombinasyon sa alginate polymer matrice nga adunay daghang salt hydrates nagporma og flexible composite bead structures nga makapugong sa leakage sa panahon sa pagpauga ug makahatag og igong mass transfer.Ang mga clay sama sa bentonite ug attapulgite gigamit isip binders alang sa pag-andam sa mga composite15,16,17.Ang ethylcellulose gigamit sa microencapsulate calcium chloride18 o sodium sulfide19.
Ang mga komposit nga adunay porous nga istruktura nga metal mahimong bahinon sa mga additive heat exchangers ug coated heat exchanger.Ang bentaha sa kini nga mga istruktura mao ang taas nga espesipikong lugar sa nawong.Kini moresulta sa usa ka mas dako nga kontak ibabaw sa taliwala sa adsorbent ug metal nga walay pagdugang sa usa ka inert masa, nga pagkunhod sa kinatibuk-ang efficiency sa refrigeration cycle.Lang et al.20 nagpauswag sa kinatibuk-ang conductivity sa usa ka zeolite adsorber nga adunay istruktura nga honeycomb nga aluminyo.Gillerminot ug uban pa.21 nagpauswag sa thermal conductivity sa NaX zeolite layers nga adunay copper ug nickel foam.Bisan kung ang mga komposit gigamit ingon mga materyales sa pagbag-o sa bahin (PCM), ang mga nahibal-an sa Li et al.22 ug Zhao et al.23 usab interesado alang sa chemisorption.Gikumpara nila ang pasundayag sa gipalapdan nga graphite ug metal nga bula ug nakahinapos nga ang naulahi mas maayo kung ang kaagnasan dili usa ka isyu.Palomba et al.bag-o lang nagtandi sa ubang mga metal nga porous nga istruktura24.Van der Pal ug uban pa.nagtuon sa metal nga mga asin nga nasulod sa mga bula 25 .Ang tanan nga nangaging mga pananglitan katumbas sa dasok nga mga lut-od sa particulate adsorbents.Ang mga istruktura nga porous nga metal halos wala gigamit sa pagsul-ob sa mga adsorber, nga usa ka labi ka maayo nga solusyon.Usa ka pananglitan sa pagbugkos sa mga zeolite makita sa Wittstadt et al.26 apan walay pagsulay nga gihimo sa pagbugkos sa mga hydrates sa asin bisan pa sa ilang mas taas nga densidad sa enerhiya 27 .
Busa, tulo ka pamaagi sa pag-andam sa mga adsorbent coatings ang tukion niini nga artikulo: (1) binder coating, (2) direktang reaksyon, ug (3) surface treatment.Ang hydroxyethylcellulose mao ang binder sa pagpili niini nga buhat tungod sa nauna nga gitaho nga kalig-on ug maayo nga coating adhesion inubanan sa pisikal nga adsorbents.Kini nga pamaagi sa sinugdan gisusi alang sa patag nga mga sapaw ug sa ulahi gigamit sa mga istruktura sa metal fiber.Kaniadto, usa ka pasiuna nga pagtuki sa posibilidad sa mga kemikal nga reaksyon sa pagporma sa mga adsorbent coatings gitaho.Ang nangaging kasinatian karon gibalhin sa taklap sa mga istruktura sa metal fiber.Ang pagtambal sa nawong nga gipili alang niini nga trabaho usa ka pamaagi nga gibase sa aluminum anodizing.Ang aluminum anodizing malampuson nga gikombinar sa metal nga mga asin para sa aesthetic nga mga katuyoan29.Sa kini nga mga kaso, mahimo’g makuha ang lig-on kaayo ug dili madutlan nga mga coatings.Bisan pa, dili nila mahimo ang bisan unsang proseso sa adsorption o desorption.Kini nga papel nagpresentar sa usa ka variant niini nga pamaagi nga nagtugot sa masa nga mabalhin gamit ang mga adhesive properties sa orihinal nga proseso.Sa labing maayo sa among kahibalo, walay bisan usa sa mga pamaagi nga gihulagway dinhi ang gitun-an kaniadto.Nagrepresentar sila sa usa ka makapaikag nga bag-ong teknolohiya tungod kay gitugotan nila ang pagporma sa mga hydrated adsorbent coatings, nga adunay daghang mga bentaha sa kanunay nga gitun-an nga mga pisikal nga adsorbent.
Ang naselyohang aluminum plates nga gigamit isip substrates alang niini nga mga eksperimento gihatag sa ALINVEST Břidličná, Czech Republic.Naglangkob kini sa 98.11% nga aluminyo, 1.3622% nga puthaw, 0.3618% nga manganese ug mga bakas sa tumbaga, magnesium, silicon, titanium, zinc, chromium ug nickel.
Ang mga materyales nga gipili alang sa paghimo sa mga composite gipili sumala sa ilang thermodynamic nga mga kabtangan, nga mao, depende sa gidaghanon sa tubig nga ilang ma-adsorb/desorb sa temperatura ubos sa 120°C.
Magnesium sulfate (MgSO4) mao ang usa sa labing makapaikag ug gitun-an hydrated salts30,31,32,33,34,35,36,37,38,39,40,41.Ang mga thermodynamic nga mga kabtangan nga sistematikong gisukod ug nakita nga angay alang sa mga aplikasyon sa natad sa adsorption refrigeration, heat pump ug energy storage.Ang uga nga magnesium sulfate CAS-Nr.7487-88-9 99% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) gigamit.
Ang calcium chloride (CaCl2) (H319) maoy laing natun-an pag-ayo nga asin tungod kay ang hydrate niini adunay makaiikag nga thermodynamic properties41,42,43,44.Calcium chloride hexahydrate CAS-No.7774-34-7 97% gigamit (Grüssing, GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany).
Ang zinc sulfate (ZnSO4) (H3O2, H318, H410) ug ang mga hydrates niini adunay thermodynamic nga mga kabtangan nga angay alang sa ubos nga temperatura nga mga proseso sa adsorption45,46.Zinc sulfate heptahydrate CAS-Nr.7733-02-0 99.5% (Grüssing GmbH, Filsum, Niedersachsen, Germany) gigamit.
Ang Strontium chloride (SrCl2) (H318) usab adunay makaiikag nga thermodynamic properties4,45,47 bisan tuod kini sagad gikombinar sa ammonia sa adsorption heat pump o energy storage research.Strontium chloride hexahydrate CAS-Nr.10.476-85-4 99.0-102.0% (Sigma Aldrich, St. Louis, Missouri, USA) gigamit alang sa synthesis.
Ang Copper sulfate (CuSO4) (H302, H315, H319, H410) dili usa sa mga hydrates nga kanunay makita sa propesyonal nga literatura, bisan kung ang mga thermodynamic nga kabtangan niini interesado alang sa mga aplikasyon sa mubu nga temperatura48,49.Copper sulfate CAS-Nr.7758-99-8 99% (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA) gigamit alang sa synthesis.
Ang Magnesium chloride (MgCl2) maoy usa sa mga hydrated salts nga bag-o lang nakadawat ug dugang pagtagad sa natad sa thermal energy storage50,51.Magnesium chloride hexahydrate CAS-Nr.7791-18-6 puro pharmaceutical grade (Applichem GmbH., Darmstadt, Germany) gigamit alang sa mga eksperimento.
Sama sa gihisgutan sa ibabaw, ang hydroxyethyl cellulose gipili tungod sa positibo nga mga resulta sa susama nga mga aplikasyon.Ang materyal nga gigamit sa among synthesis mao ang hydroxyethyl cellulose CAS-Nr 9004-62-0 (Sigma Aldrich, St. Louis, MO, USA).
Ang mga metal nga lanot gihimo gikan sa mugbo nga mga alambre nga gidugtong pinaagi sa compression ug sintering, usa ka proseso nga nailhan nga crucible melt extraction (CME)52.Kini nagpasabut nga ang ilang thermal conductivity nagdepende dili lamang sa kadaghanan nga conductivity sa mga metal nga gigamit sa paghimo ug ang porosity sa katapusan nga istruktura, apan usab sa kalidad sa mga gapos tali sa mga hilo.Ang mga lanot dili isotropic ug lagmit nga ipang-apod-apod sa usa ka piho nga direksyon sa panahon sa produksiyon, nga naghimo sa thermal conductivity sa transverse nga direksyon nga labi ka ubos.
Ang mga kabtangan sa pagsuyop sa tubig gisusi gamit ang dungan nga thermogravimetric analysis (TGA)/differential thermogravimetric analysis (DTG) sa usa ka vacuum package (Netzsch TG 209 F1 Libra).Ang mga pagsukod gidala sa gawas sa usa ka nagaagay nga nitrogen atmospera sa usa ka dagan rate sa 10 ml/min ug usa ka temperatura range gikan sa 25 ngadto sa 150 ° C sa aluminum oxide crucibles.Ang rate sa pagpainit mao ang 1 °C / min, ang sample nga gibug-aton lainlain gikan sa 10 hangtod 20 mg, ang resolusyon mao ang 0.1 μg.Niini nga trabaho, kinahanglan nga matikdan nga ang kalainan sa masa kada yunit sa nawong adunay dako nga kawalay kasiguruhan.Ang mga sample nga gigamit sa TGA-DTG gamay kaayo ug dili regular nga giputol, nga naghimo sa ilang lugar nga dili tukma.Kini nga mga kantidad mahimo ra nga ma-extrapolated sa usa ka mas dako nga lugar kung ang daghang mga paglihis ang gikonsiderar.
Ang attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectra nakuha sa Bruker Vertex 80 v FTIR spectrometer (Bruker Optik GmbH, Leipzig, Germany) gamit ang ATR platinum accessory (Bruker Optik GmbH, Germany).Ang spectra sa lunsay nga uga nga diamante nga kristal gisukod direkta sa vacuum sa wala pa gamiton ang mga sample ingon usa ka background alang sa eksperimento nga mga pagsukod.Ang mga sample gisukod sa vacuum gamit ang spectral resolution nga 2 cm-1 ug usa ka average nga gidaghanon sa mga scan sa 32. Wavenumber range gikan sa 8000 ngadto sa 500 cm-1.Ang spectral analysis gihimo gamit ang OPUS program.
Ang SEM analysis gihimo gamit ang DSM 982 Gemini gikan sa Zeiss sa pagpadali sa boltahe sa 2 ug 5 kV.Ang Energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) gihimo gamit ang Thermo Fischer System 7 nga adunay Peltier cooled silicon drift detector (SSD).
Ang pag-andam sa metal nga mga palid gihimo sumala sa pamaagi nga susama sa gihulagway sa 53. Una, ituslob ang plato sa 50% sulfuric acid.15 minutos.Dayon sila gipaila-ila ngadto sa 1 M sodium hydroxide solution sulod sa mga 10 segundos.Dayon ang mga sample gihugasan sa usa ka dako nga kantidad sa distilled water, ug dayon matumog sa distilled water sulod sa 30 minutos.Human sa preliminary surface treatment, ang mga sample giunlod sa 3% saturated solution.HEC ug target nga asin.Sa katapusan, kuhaa kini ug pamala sa 60°C.
Ang paagi sa anodizing nagpalambo ug nagpalig-on sa natural nga layer sa oxide sa passive metal.Ang mga panel sa aluminyo gi-anodized sa sulfuric acid sa usa ka gahi nga kahimtang ug dayon gitakpan sa init nga tubig.Ang anodizing misunod sa usa ka inisyal nga etching nga adunay 1 mol/l NaOH (600 s) nga gisundan sa neutralization sa 1 mol/l HNO3 (60 s).Ang electrolyte solution usa ka sinagol nga 2.3 M H2SO4, 0.01 M Al2(SO4)3, ug 1 M MgSO4 + 7H2O.Ang anodizing gihimo sa (40 ± 1) ° C, 30 mA / cm2 sulod sa 1200 segundos.Ang proseso sa pagbugkos gihimo sa lainlaing mga solusyon sa brine nga gihulagway sa mga materyales (MgSO4, CaCl2, ZnSO4, SrCl2, CuSO4, MgCl2).Ang sample gilat-an niini sulod sa 1800 ka segundo.
Tulo ka lain-laing mga pamaagi sa paghimo og mga composite ang gisusi: adhesive coating, direktang reaksyon, ug surface treatment.Ang mga bentaha ug disbentaha sa matag pamaagi sa pagbansay sistematikong gisusi ug gihisgutan.Ang direktang obserbasyon, nanoimaging, ug kemikal/elemental nga pagtuki gigamit sa pagtimbang-timbang sa mga resulta.
Ang anodizing gipili ingon usa ka pamaagi sa pagtambal sa nawong sa pagbag-o aron madugangan ang pagdakup sa mga hydrates sa asin.Kini nga pagtambal sa ibabaw nagmugna sa usa ka porous nga istruktura sa alumina (alumina) direkta sa ibabaw sa aluminum.Sa naandan, kini nga pamaagi naglangkob sa duha ka yugto: ang una nga yugto nagmugna sa usa ka porous nga istruktura sa aluminum oxide, ug ang ikaduhang yugto nagmugna og usa ka coating sa aluminum hydroxide nga nagsira sa mga pores.Ang mosunod mao ang duha ka mga paagi sa pagbabag sa asin nga walay pagbabag sa access sa gas phase.Ang una naglangkob sa usa ka honeycomb nga sistema gamit ang gagmay nga aluminum oxide (Al2O3) nga mga tubo nga nakuha sa unang lakang sa paghawid sa adsorbent nga mga kristal ug pagdugang sa pagkapilit niini sa metal nga mga ibabaw.Ang resulta nga honeycombs adunay diyametro nga mga 50 nm ug ang gitas-on nga 200 nm (Fig. 1a).Sama sa nahisgotan na, kini nga mga lungag kasagarang sirado sa ikaduhang lakang nga adunay nipis nga layer sa Al2O(OH)2 boehmite nga gisuportahan sa proseso sa pagpabukal sa tubo sa alumina.Sa ikaduha nga pamaagi, kini nga proseso sa pagbugkos giusab sa paagi nga ang mga kristal sa asin makuha sa usa ka uniporme nga nagtabon nga layer sa boehmite (Al2O (OH)), nga wala gigamit alang sa pagbugkos niini nga kaso.Ang ikaduha nga yugto gihimo sa usa ka saturated nga solusyon sa katugbang nga asin.Ang gihulagway nga mga sumbanan adunay mga gidak-on sa han-ay sa 50-100 nm ug tan-awon sama sa splashed drops (Fig. 1b).Ang nawong nga nakuha isip resulta sa proseso sa pagbugkos adunay usa ka gipahayag nga spatial nga istruktura nga adunay dugang nga lugar sa pagkontak.Kini nga sumbanan sa ibabaw, uban sa ilang daghang mga pag-configure sa pagbugkos, maayo alang sa pagdala ug paghawid sa mga kristal nga asin.Ang duha ka mga istruktura nga gihulagway makita nga tinuod nga porous ug adunay gagmay nga mga lungag nga makita nga maayo nga haum alang sa pagpabilin sa asin hydrates ug adsorbing alisngaw ngadto sa asin sa panahon sa operasyon sa adsorber.Bisan pa, ang elemental nga pagtuki niini nga mga ibabaw gamit ang EDX makamatikod sa mga pagsubay sa gidaghanon sa magnesium ug sulfur sa ibabaw sa boehmite, nga dili makita sa kaso sa usa ka alumina nga nawong.
Ang ATR-FTIR sa sample nagpamatuod nga ang elemento mao ang magnesium sulfate (tan-awa ang Figure 2b).Ang spectrum nagpakita sa kinaiya nga sulfate ion peak sa 610–680 ug 1080–1130 cm–1 ug ang kinaiya nga lattice water peak sa 1600–1700 cm–1 ug 3200–3800 cm–1 (tan-awa ang Fig. 2a, c).).Ang presensya sa magnesium ion halos dili makausab sa spectrum54.
(a) EDX sa boehmite nga adunay sapaw nga MgSO4 aluminum plate, (b) ATR-FTIR spectra sa boehmite ug MgSO4 coatings, (c) ATR-FTIR spectra sa lunsay nga MgSO4.
Ang pagpadayon sa adsorption efficiency gipamatud-an sa TGA.Sa fig.Ang 3b nagpakita sa usa ka desorption peak nga gibanabana.60°C.Kini nga peak dili katumbas sa temperatura sa duha ka mga taluktok nga naobserbahan sa TGA sa puro nga asin (Fig. 3a).Ang pagbalik-balik sa adsorption-desorption cycle gi-evaluate, ug ang parehas nga curve naobserbahan human ibutang ang mga sample sa humid atmosphere (Fig. 3c).Ang mga kalainan nga naobserbahan sa ikaduhang yugto sa desorption mahimong resulta sa dehydration sa usa ka nagaagay nga atmospera, tungod kay kini kasagaran mosangpot sa dili kompleto nga dehydration.Kini nga mga kantidad katumbas sa gibana-bana nga 17.9 g/m2 sa unang dewatering ug 10.3 g/m2 sa ikaduhang dewatering.
Pagtandi sa TGA analysis sa boehmite ug MgSO4: TGA analysis sa pure MgSO4 (a), mixture (b) ug human sa rehydration (c).
Ang parehas nga pamaagi gihimo sa calcium chloride ingon adsorbent.Ang mga resulta gipresentar sa Figure 4. Ang biswal nga pag-inspeksyon sa nawong nagpadayag sa gagmay nga mga pagbag-o sa metallic glow.Ang balhibo halos dili makita.Gikumpirma sa SEM ang presensya sa gagmay nga mga kristal nga parehas nga giapod-apod sa ibabaw.Apan, ang TGA nagpakita nga walay dehydration ubos sa 150°C.Mahimo kini tungod sa kamatuoran nga ang proporsiyon sa asin gamay ra kaayo kumpara sa kinatibuk-ang masa sa substrate alang sa pagkakita sa TGA.
Ang mga resulta sa pagtambal sa nawong sa copper sulfate coating pinaagi sa anodizing method gipakita sa fig.5. Niini nga kaso, ang gipaabot nga paglakip sa CuSO4 ngadto sa istruktura sa Al oxide wala mahitabo.Hinunoa, ang mga luag nga dagom naobserbahan tungod kay kini kasagarang gigamit alang sa copper hydroxide Cu(OH)2 nga gigamit sa kasagarang turquoise nga mga tina.
Ang anodized surface treatment gisulayan usab sa kombinasyon sa strontium chloride.Ang mga resulta nagpakita sa dili patas nga coverage (tan-awa ang Figure 6a).Aron mahibal-an kung ang asin nagtabon sa tibuuk nga nawong, gihimo ang usa ka pagtuki sa EDX.Ang kurba sa usa ka punto sa abuhon nga dapit (punto 1 sa Fig. 6b) nagpakita ug gamay nga strontium ug daghang aluminum.Kini nagpakita sa usa ka ubos nga sulod sa strontium sa gisukod zone, nga, sa baylo, nagpakita sa usa ka ubos nga coverage sa strontium chloride.Sa laing bahin, ang puti nga mga dapit adunay taas nga sulod sa strontium ug ubos nga sulod sa aluminum (puntos 2-6 sa Fig. 6b).Ang pag-analisa sa EDX sa puti nga lugar nagpakita sa mas itom nga mga tulbok (punto 2 ug 4 sa Fig. 6b), ubos sa chlorine ug taas sa sulfur.Kini mahimong magpaila sa pagporma sa strontium sulfate.Ang mas hayag nga mga tulbok nagpakita sa taas nga chlorine content ug ubos nga sulfur content (puntos 3, 5, ug 6 sa Fig. 6b).Mahimo kini ipasabut sa kamatuoran nga ang panguna nga bahin sa puti nga sapaw naglangkob sa gipaabut nga strontium chloride.Ang TGA sa sample nagpamatuod sa interpretasyon sa pagtuki uban sa usa ka peak sa kinaiya temperatura sa lunsay nga strontium chloride (Fig. 6c).Ang ilang gamay nga kantidad mahimong makatarunganon sa usa ka gamay nga tipik sa asin kon itandi sa masa sa suporta sa metal.Ang desorption mass nga determinado sa mga eksperimento katumbas sa kantidad nga 7.3 g/m2 nga gihatag matag unit area sa adsorber sa temperatura nga 150°C.
Ang Eloxal-treated zinc sulfate coatings gisulayan usab.Sa macroscopically, ang coating usa ka nipis kaayo ug uniporme nga layer (Fig. 7a).Bisan pa, gipadayag sa SEM ang usa ka lugar sa nawong nga gitabonan sa gagmay nga mga kristal nga gibulag sa mga walay sulod nga lugar (Fig. 7b).Ang TGA sa coating ug substrate gitandi sa puro nga asin (Figure 7c).Ang puro nga asin adunay usa ka asymmetric peak sa 59.1°C.Ang adunay sapaw nga aluminyo nagpakita sa duha ka gagmay nga mga taluktok sa 55.5 ° C ug 61.3 ° C, nga nagpakita sa presensya sa zinc sulfate hydrate.Ang kalainan sa masa nga gipadayag sa eksperimento katumbas sa 10.9 g/m2 sa temperatura nga dehydration nga 150°C.
Sama sa miaging aplikasyon53, ang hydroxyethyl cellulose gigamit ingon usa ka binder aron mapaayo ang pagdikit ug kalig-on sa sorbent coating.Ang pagkaangay sa materyal ug epekto sa pasundayag sa adsorption gisusi sa TGA.Ang pag-analisar gihimo sa relasyon sa kinatibuk-ang masa, ie ang sample naglakip sa usa ka metal nga plato nga gigamit ingon nga usa ka coating substrate.Ang adhesion gisulayan pinaagi sa usa ka pagsulay base sa cross notch test nga gihubit sa ISO2409 specification (dili makaabot sa notch separation specification depende sa specification gibag-on ug gilapdon).
Ang pagtabon sa mga panel nga adunay calcium chloride (CaCl2) (tan-awa ang Fig. 8a) miresulta sa dili patas nga pag-apod-apod, nga wala makita sa puro nga aluminum coating nga gigamit alang sa transverse notch test.Kung itandi sa mga resulta alang sa lunsay nga CaCl2, ang TGA (Fig. 8b) nagpakita sa duha ka kinaiya nga mga taluktok nga gibalhin ngadto sa ubos nga temperatura nga 40 ug 20 ° C, matag usa.Ang cross-section test wala magtugot alang sa usa ka tumong nga pagtandi tungod kay ang puro nga CaCl2 sample (sample sa tuo sa Fig. 8c) usa ka powdery precipitate, nga nagtangtang sa pinakataas nga mga partikulo.Ang mga resulta sa HEC nagpakita sa usa ka nipis kaayo ug uniporme nga sapaw nga adunay makatagbaw nga pagdikit.Ang kalainan sa masa nga gipakita sa fig.Ang 8b katumbas sa 51.3 g/m2 kada unit area sa adsorber sa temperatura nga 150°C.
Ang positibo nga mga resulta sa mga termino sa adhesion ug pagkaparehas nakuha usab sa magnesium sulfate (MgSO4) (tan-awa ang Fig. 9).Ang pagtuki sa proseso sa desorption sa coating nagpakita sa presensya sa usa ka peak nga gibanabana.60°C.Kini nga temperatura katumbas sa nag-unang lakang sa desorption nga makita sa dehydration sa lunsay nga mga asin, nga nagrepresentar sa laing lakang sa 44°C.Katugbang kini sa pagbalhin gikan sa hexahydrate ngadto sa pentahydrate ug dili maobserbahan sa kaso sa mga coatings nga adunay mga binder.Ang mga cross section nga mga pagsulay nagpakita sa mas maayo nga pag-apod-apod ug pagkapilit kumpara sa mga coatings nga gihimo gamit ang puro nga asin.Ang kalainan sa masa nga nakita sa TGA-DTC katumbas sa 18.4 g/m2 kada unit area sa adsorber sa temperatura nga 150°C.
Tungod sa mga iregularidad sa nawong, ang strontium chloride (SrCl2) adunay dili parehas nga sapaw sa mga kapay (Fig. 10a).Bisan pa, ang mga resulta sa transverse notch test nagpakita sa uniporme nga pag-apod-apod nga adunay maayo nga pag-ayo sa adhesion (Fig. 10c).Ang pag-analisa sa TGA nagpakita sa usa ka gamay kaayo nga kalainan sa gibug-aton, nga kinahanglan tungod sa ubos nga sulod sa asin kon itandi sa metal nga substrate.Bisan pa, ang mga lakang sa kurba nagpakita sa presensya sa usa ka proseso sa dehydration, bisan kung ang peak nalangkit sa temperatura nga nakuha sa dihang naghulagway sa lunsay nga asin.Ang kinapungkayan sa 110°C ug 70.2°C naobserbahan sa Fig.Ang 10b nakit-an usab sa pag-analisar sa puro nga asin.Bisan pa, ang panguna nga lakang sa pag-dehydration nga nakita sa puro nga asin sa 50 ° C wala makita sa mga kurba gamit ang binder.Sa kasukwahi, ang binder mixture nagpakita sa duha ka peak sa 20.2 ° C ug 94.1 ° C, nga wala gisukod alang sa puro nga asin (Fig. 10b).Sa temperatura nga 150 °C, ang nakita nga kalainan sa masa katumbas sa 7.2 g / m2 matag yunit nga lugar sa adsorber.
Ang kombinasyon sa HEC ug zinc sulfate (ZnSO4) wala maghatag ug madawat nga resulta (Figure 11).Ang pag-analisa sa TGA sa adunay sapaw nga metal wala magpadayag sa bisan unsang mga proseso sa dehydration.Bisan kung ang pag-apod-apod ug pagdikit sa coating milambo, ang mga kabtangan niini layo pa sa kamalaumon.
Ang pinakasimple nga paagi sa pagsul-ob sa metal nga mga lanot nga adunay usa ka nipis ug uniporme nga layer mao ang basa nga impregnation (Fig. 12a), nga naglakip sa pag-andam sa target nga asin ug impregnation sa metal nga mga lanot nga adunay tubig nga solusyon.
Kung nangandam alang sa basa nga impregnation, duha ka panguna nga problema ang nasugatan.Sa usa ka bahin, ang tensiyon sa nawong sa solusyon sa asin nagpugong sa husto nga paglakip sa likido sa porous nga istruktura.Ang crystallization sa gawas nga nawong (Fig. 12d) ug ang mga bula sa hangin nga natanggong sa sulod sa istruktura (Fig. 12c) mahimo lamang nga mapakunhod pinaagi sa pagpaubos sa tensiyon sa nawong ug pre-wetting sa sample sa distilled water.Ang pinugos nga pagtunaw sa sample pinaagi sa pagbakwit sa hangin sa sulod o pinaagi sa paghimo sa usa ka solusyon nga dagan sa istruktura mao ang uban nga epektibo nga mga paagi aron masiguro ang hingpit nga pagpuno sa istruktura.
Ang ikaduha nga problema nga nasugatan sa panahon sa pagpangandam mao ang pagtangtang sa pelikula gikan sa bahin sa asin (tan-awa ang Fig. 12b).Kini nga panghitabo gihulagway pinaagi sa pagporma sa usa ka uga nga taklap sa ibabaw sa dissolution, nga mohunong sa convectively stimulated pa-uga ug magsugod sa pagsabwag stimulated proseso.Ang ikaduha nga mekanismo labi ka hinay kaysa sa una.Ingon usa ka sangputanan, ang usa ka taas nga temperatura gikinahanglan alang sa usa ka makatarunganon nga oras sa pagpauga, nga nagdugang sa risgo sa mga bula nga naporma sa sulod sa sample.Nasulbad kini nga problema pinaagi sa pagpaila sa alternatibong pamaagi sa crystallization nga gibase dili sa kausaban sa konsentrasyon (evaporation), kondili sa kausaban sa temperatura (sama sa pananglitan sa MgSO4 sa Fig. 13).
Ang eskematiko nga representasyon sa proseso sa crystallization atol sa pagpabugnaw ug pagbulag sa solid ug liquid nga mga hugna gamit ang MgSO4.
Ang mga solusyon sa saturated nga asin mahimong andamon sa o labaw sa temperatura sa kwarto (HT) gamit kini nga pamaagi.Sa unang kaso, ang crystallization napugos pinaagi sa pagpaubos sa temperatura ubos sa temperatura sa lawak.Sa ikaduha nga kaso, ang crystallization nahitabo sa dihang ang sample gipabugnaw sa temperatura sa kwarto (RT).Ang resulta mao ang usa ka sinagol nga kristal (B) ug dissolved (A), ang likido nga bahin nga gikuha sa compressed hangin.Kini nga pamaagi dili lamang makalikay sa pagporma sa usa ka pelikula sa niini nga mga hydrates, apan usab pagkunhod sa panahon nga gikinahanglan alang sa pag-andam sa uban nga mga composites.Bisan pa, ang pagtangtang sa likido pinaagi sa compressed air modala ngadto sa dugang nga crystallization sa asin, nga miresulta sa usa ka mas baga nga taklap.
Ang laing paagi nga magamit sa pagsul-ob sa metal nga mga ibabaw naglakip sa direktang produksyon sa mga target nga asin pinaagi sa kemikal nga mga reaksiyon.Ang mga coated heat exchangers nga gihimo pinaagi sa reaksyon sa mga asido sa metal nga mga nawong sa mga kapay ug tubo adunay daghang mga bentaha, ingon sa gitaho sa among miaging pagtuon.Ang paggamit niini nga pamaagi sa mga lanot misangpot sa dili maayo nga mga resulta tungod sa pagporma sa mga gas sa panahon sa reaksyon.Ang presyur sa mga bula sa hydrogen gas motubo sa sulod sa probe ug mobalhin samtang ang produkto ipagawas (Fig. 14a).
Ang coating giusab pinaagi sa kemikal nga reaksyon aron mas makontrol ang gibag-on ug pag-apod-apod sa coating.Kini nga pamaagi naglakip sa pagpasa sa acid mist stream pinaagi sa sample (Figure 14b).Gilauman nga moresulta kini sa usa ka uniporme nga taklap pinaagi sa reaksyon sa substrate nga metal.Ang mga resulta makatagbaw, apan ang proseso hinay kaayo nga isipon nga epektibo nga pamaagi (Fig. 14c).Ang mas mubu nga mga oras sa reaksyon mahimong makab-ot pinaagi sa lokal nga pagpainit.
Aron mabuntog ang mga disbentaha sa mga pamaagi sa ibabaw, gitun-an ang usa ka pamaagi sa pagtabon nga gibase sa paggamit sa mga adhesive.Ang HEC gipili base sa mga resulta nga gipresentar sa miaging seksyon.Ang tanan nga mga sample giandam sa 3% wt.Ang binder gisagol sa asin.Ang mga lanot pretreated sumala sa sama nga pamaagi sama sa alang sa mga gusok, ie matumog na sa 50% vol.sulod sa 15 minutos.sulfuric acid, dayon matumog sa sodium hydroxide sulod sa 20 segundos, hugasan sa distilled water ug sa kataposan matumog sa distilled water sulod sa 30 minutos.Sa kini nga kaso, usa ka dugang nga lakang ang gidugang sa wala pa impregnation.Ituslob ang sample sa makadiyot sa usa ka dilute target nga solusyon sa asin ug uga sa gibana-bana nga 60°C.Ang proseso gidisenyo aron mabag-o ang nawong sa metal, nga nagmugna sa mga site sa nucleation nga nagpauswag sa pag-apod-apod sa coating sa katapusan nga yugto.Ang fibrous nga istruktura adunay usa ka kilid diin ang mga filament mas nipis ug hugot nga giputos, ug ang atbang nga bahin diin ang mga filament mas baga ug dili kaayo maapod-apod.Kini ang resulta sa 52 ka proseso sa paggama.
Ang mga resulta alang sa calcium chloride (CaCl2) gi-summarize ug gihulagway sa mga hulagway sa Table 1. Maayo nga coverage human sa inoculation.Bisan kadtong mga hilo nga walay makitang mga kristal sa nawong nakapamenos sa metal nga mga pamalandong, nga nagpakita sa kausaban sa pagkahuman.Bisan pa, pagkahuman sa mga sampol nga gi-impregnated sa usa ka tubig nga sinagol nga CaCl2 ug HEC ug gipauga sa temperatura nga mga 60 ° C, ang mga coatings gikonsentrar sa mga intersection sa mga istruktura.Kini usa ka epekto tungod sa tensiyon sa nawong sa solusyon.Human sa paghumol, ang likido magpabilin sa sulod sa sample tungod sa tensiyon sa nawong niini.Sa panguna kini mahitabo sa intersection sa mga istruktura.Ang labing maayo nga bahin sa espesimen adunay daghang mga lungag nga puno sa asin.Ang gibug-aton misaka sa 0.06 g/cm3 human sa sapaw.
Ang pagtabon sa magnesium sulfate (MgSO4) nagpatunghag daghang asin kada yunit nga gidaghanon (Talaan 2).Sa kini nga kaso, ang gisukod nga pagtaas mao ang 0.09 g / cm3.Ang proseso sa pagsabwag miresulta sa halapad nga sample coverage.Human sa proseso sa taklap, ang asin nag-block sa dagkong mga dapit sa nipis nga bahin sa sample.Dugang pa, ang pipila ka mga lugar sa matte gibabagan, apan ang pipila nga porosity gipabilin.Sa kini nga kaso, ang pagporma sa asin dali nga naobserbahan sa intersection sa mga istruktura, nga nagpamatuod nga ang proseso sa coating nag-una tungod sa tensiyon sa nawong sa likido, ug dili ang interaksiyon tali sa asin ug sa metal nga substrate.
Ang mga resulta alang sa kombinasyon sa strontium chloride (SrCl2) ug HEC nagpakita sa susama nga mga kabtangan sa miaging mga pananglitan (Table 3).Sa kini nga kaso, ang nipis nga bahin sa sample hapit hingpit nga natabonan.Ang mga indibidwal nga pores lamang ang makita, nga naporma sa panahon sa pagpauga ingon usa ka sangputanan sa pagpagawas sa alisngaw gikan sa sample.Ang sumbanan nga naobserbahan sa matte nga bahin susama kaayo sa miaging kaso, ang lugar gibabagan sa asin ug ang mga lanot dili hingpit nga gitabonan.
Aron masusi ang positibo nga epekto sa fibrous nga istruktura sa thermal performance sa heat exchanger, ang epektibo nga thermal conductivity sa coated fibrous nga istraktura gitino ug gitandi sa puro nga coating nga materyal.Ang thermal conductivity gisukod sumala sa ASTM D 5470-2017 gamit ang flat panel device nga gipakita sa Figure 15a gamit ang reference nga materyal nga adunay nailhan nga thermal conductivity.Kung itandi sa ubang mga lumalabay nga pamaagi sa pagsukod, kini nga prinsipyo mapuslanon alang sa porous nga mga materyales nga gigamit sa kasamtangan nga pagtuon, tungod kay ang mga pagsukod gihimo sa usa ka makanunayon nga kahimtang ug adunay igo nga gidak-on sa sample (base nga lugar 30 × 30 mm2, gitas-on nga gibana-bana nga 15 mm).Ang mga sample sa lunsay nga coating nga materyal (reference) ug ang coated fiber structure giandam alang sa pagsukod sa direksyon sa fiber ug tul-id sa direksyon sa fiber aron sa pagtimbang-timbang sa epekto sa anisotropic thermal conductivity.Ang mga espesimen gigaling sa ibabaw (P320 grit) aron mamenosan ang epekto sa kabangis sa nawong tungod sa pag-andam sa ispesimen, nga wala magpakita sa istruktura sulod sa ispesimen.